Вторые блюда 

Реакция майера в пищевой промышленности. Эффекты социально-психологические

Химическое соединение, которое происходит при нагревании и вызывает процессы между аминокислотами и сахаром, называется реакция Майяра. Свое название приобрело благодаря французскому врачу Луи Камилла Майяра, который исследовал это явление.

Зачастую происходит взаимодействие элементов при жарке мяса, а также может иметь место в процессе запекания хлебной продукции, когда по причине нагрева выделяется своеобразный запах, образуется нетипичный цвет и привкус. Сопровождается все неферментативным побурением продукции. Помимо пищи причиной может стать повышенное содержание глюкозы в человеческом организме. Продукты реакции Майяра становятся следствием образования клеточного мусора, шлака, способного изменить работоспособность клетки, нарушить ее нормальное функционирование.

Образование и протекание реакции

Любое изменение клеточной формулы, конструктивного состава имеет свои периоды, в том числе и Майяра реакция. Этапы формируются последовательно, проходя определенную стадийность.

Этап первый

Это стадия конденсации, в результате которой карбонильная группа сахара воссоединяется с аминокислотами, вызывая химическую реакцию с протеином или пептидом. В результате такого содружества начинает образовываться замещенный альдозиламин. Простыми словами, происходит дегидратация сахара, при котором формируется вода. После реакция Майяра начинает изменять структуру молекул подле атома кислорода, и происходит перегруппировка состава, формируются при этом промежуточные компоненты, которые являются причиной реакции потемнения.

Второй этап

На данной стадии происходит распад и разложение продукта, который сформировался в результате реакции Амадори. В зависимости от условий распад может происходить тремя разными способами. Таким образом, аминокислоты подвергаются распаду за счет окисления и от воздействия карбонильных составов, которые образуются от разложения кетозаминов. Далее за счет катализации кислот начинается процесс декарбоксилирования, что приводит к выделению углекислорода, способствующего началу реакции трансаминации. Это говорит о том, что имеет место реакция Майяра. Меланоидинообразования подтверждаются появлением аромата.

Третий этап

Полимеризация и потемнение продукта с образованием запаха жареного. Майяра реакция на данном этапе является поздней, со всеми вытекающими обстоятельствами. Происходит полимеризация реактивных элементов, что сопровождается резким неприятным запахом. Сюда можно отнести запах горелого, протухшего или отдельных продуктов, таких как лук, капуста, а также растворитель или ацетон, что свидетельствует о том, что происходит Майяра реакция.

Примеры продуктов не ограничиваются неприятностью запаха, процесс может сопровождаться приятным испражнением, когда речь идет о конфетах, кофе или испеченной хлебной корочке. Негативность в данном случае имеет место, потому что использование ингредиентов для потребителя просто неизвестно.

Чем грозит реакция для человека

Дело в том, что сегодня пищевая отрасль использует в своем производстве огромный набор продуктов реакции Майяра. Это необходимо для придания приятного запаха и вкуса. Но реакция Майяра помимо пищевой отрасли может произойти в живом человеческом организме. Когда состояние стабилизировано, то соединение белков с сахаром очень медленное, поэтому организм успевает усваивать продукты. В случае повышения уровня сахара начинается ускорение, усвоение происходит не полностью, что приводит к накоплению шлаков, которые способны вызывать серьезные заболевания. Подвержены реакции люди, страдающие диабетом. Поэтому при реакции Майяра у них могут быть проблемы со зрением, а также наблюдаются тканевые нарушения.

Изменение биомолекул

Реакция Майяра, формула которой способна модифицировать биомолекулы, наносит огромный ущерб разным органам функционирующего организма. Происходит это от коллагена, который находится в тканях, сухожилиях, костях и составляет значительное количество на массу тела. Когда структура меняется, возникает нарушение тканевой составляющей, могут появляться преждевременные морщины, кожа дрябнет, теряет естественную красоту, причем происходит это раньше, чем должно быть в силу возраста. Поэтому люди, страдающие сахарным диабетом, подвержены так называемому раннему старению.

Кулинария как источник возникновения реакции

Майяра реакция в кулинарии занимает ведущее место, потому что используется множество добавок и ароматизаторов. Сегодня химические пищевые добавки наполняют практически все продукты питания. Но не каждая добавка может быть полезной для организма, потому что это не натуральный продукт, а частица, созданная из взаимодействующих молекул искусственным путем.

Результатом употребления продуктов может стать реакция Майяра. Формула зависит от использования веществ, которые идут для получения результативного продукта, использующегося в пищевой отрасли. С другой стороны, результат создания не отличается от полученного посредством природных компонентов. Но набор и расположение атомов при промышленном изготовлении могут значительно отличаться, что делает в конечном результате употребляемую пищу опасной для здоровья.

Проблема заключается в том, что индустрия ароматизирующих пищевых добавок максимально быстро прогрессирует, потому что необходимо разрабатывать новые вкусы, ароматы, способствующие оперативной продаже, спросу среди населения, а от этого может быть Майяра реакция. Стейк, который вкусно пахнет, как бы тая во рту, притягивает человека намного больше, чем кусок домашней котлеты с луком, вот поэтому население необходимо подсаживать на такие продукты, а значит, и производство ароматизаторов как минимум на будущее десятилетие не останется без востребованности.

Домашняя кухня

При собственной готовке может быть реакция Майяра. Жарение мяса способствует появлению определенного аромата, специфического вкуса, хотя в сыром виде этими характеристиками продукт не обладает. Обусловлено это тем, что при взаимодействии разных веществ, которые соединяются с иными элементами, происходит зарождение всевозможных частиц, имеющих разные по природе образования. Именно эти процессы становятся причинами приятного запаха. Помимо мясной продукции сюда можно отнести кофе, хлеб, кондитерские изделия и многое другое. Обусловлены данные реакции взаимодействием элементов при нагревании, поэтому использование продуктов на собственной кухне должно быть очень аккуратным. Несоблюдение пропорций, чрезмерное добавление вкусовых добавок и т. п. спокойно становятся причинами реакции Майяра. Зачастую для вкусовой приятности добавляются приправы, кубики «Роллтон» или «Магги», ароматизаторы для разных видов жарки, которые насыщены элементами, провоцирующими возникновение реакции. Этим пользуются промышленные предприятия по изготовления добавок в пищу, чтобы подсадить человека на пряность посредством использования им приправ для готовки.

Кроме того, такие добавки постоянно применяются в кафе, где массово предлагается картошка фри, стейки, гамбургеры, чизбургеры и т. п. Это сделано для того, чтобы приятный вкус и насыщенный запах постоянно манили. Человеческий организм не против после нескольких посещений повторить употребление данной пищи, потому что начинается привыкание, а домашняя еда уже не столь заманчива.

Как обезопасить себя

Реакция Майяра не имеет определенной модели, потому что задействовано множество соединений элементов, которые в своем составе имеют как минимум белок. Кроме того, лекарства против реакции не существует, есть только некоторые препараты, содержащие в себе компоненты, способные минимизировать или успокоить на какое-то время уже начавшееся изменение. Поэтому для сохранения своего здоровья необходимо в первую очередь следить за уровнем сахара в крови. В старшем возрасте проходить обследования, чтобы исключить появление диабета.

Также стоит отказаться от посещения мест общественного питания, где основными продуктами являются жареные блюда. Для домашней кухни стоит минимизировать использование ароматизаторов и приправ, больше отдать предпочтение приготовлению на пару. Полностью исключить продукты, содержащие элементы, способные провоцировать реакцию Майяра, невозможно, потому что современная индустрия в этой области захватила практически каждую пищевую отрасль. Остается только обезопасить себя посредством употребления рискованных продуктов в наименьшем количестве.

Румяная корочка на пироге - это последствие реакции Майяра

Реакция Майяра (англ. Maillard reaction )- это химическая реакция между аминокислотой и сахаром , которая, как правило, происходит при нагревании. Примером такой реакции является жарка мяса или выпечка хлеба, когда в процессе нагревания пищевого продукта возникает типичный запах, цвет и вкус приготовленной пищи. Эти изменения вызваны образованием продуктов реакции Майяра. Вместе с карамелизацией реакция Майяра является формой неферментативного потемнения (побурения). Названа в честь французского химика и врача Луи Камилла Майяра , который одним из первых исследовал реакцию в 1910-х годах.

Химия

Реакция включает несколько этапов:

  1. Реактивная карбонильная группа сахара (в его открытой конформации) взаимодействует с нуклеофильной группой аминокислоты с образованием нестабильного N-замещенного гликозиламина и воды.
  2. Гликозиламин самопроизвольно подвергается перегруппировке Амадори и превращается в кетозамин
  3. Кетозамины в ходе последующих реакций могут превратиться в
  • редуктоны,
  • короткоцепочечные гидролитические продукты (диацетил, аспирин, пирувальдегид и др.) или
  • бурые нитрогенные полимеры и меланоидины

Различные сахара обладают различной реактивностью. Реактивность сахаров следует в таком порядке: пентоза > гексоза > дисахарид . Так, например, фруктоза в 100-200 раз более активна, чем глюкоза . Реакция Майяра приводит к образованию многочисленных продуктов порой с довольно сложной и часто ещё не исследованной структурой.

Промышленность

Пищевая промышленность производит многие продукты реакции Майяра, которые используются для придания желаемого вкуса и запаха продуктам питания.

Медицина

Реакция Майяра происходит не только при приготовлении пищи. Эта реакция между белками и сахарами имеет место и в живом организме. В нормальных условиях скорость реакции настолько мала, что её продукты успевают удаляться. Однако, при резком повышении сахара в крови при диабете реакция значительно ускоряется, продукты накапливаются и способны вызвать многочисленные нарушения (например, гиперлипидемии). Особенно это выражено в крови, где резко повышается уровень повреждённых белков (например, концентрация гликозилированного гемоглобина является показателем степени диабета). Накопление изменённых белков в хрусталике вызывает тяжёлое нарушение зрения у больных диабетом. Накопление некоторых поздних продуктов реакции Майяра, так же как и продуктов окисления , которое происходит с возрастом, приводит к возрастным изменениям в тканях. Пока не найдено лекарств, способных ингибировать реакцию Майяра в организме, хотя некоторые агенты (аминогуанидин) существенно снижают реакцию in vitro . Наиболее распространённым поздним продуктом реакции является карбоксиметиллизин , производное лизина . Карбоксиметиллизин в составе белков служит биомаркёром общего оксидативного стресса организма. Он накапливается с возрастом в тканях, например в коллагене кожи, и повышен при диабете.

Продукты реакции

Космачевская О.В.

(«ХиЖ», 2012, №2)

Кандидат биологических наук

Институт биохимии им. А.Н.Баха РАН

Все сознают, что нормальная и полезная еда — есть еда с аппетитом, еда с испытываемым наслаждением; всякая другая еда, еда по приказу, по расчету, признается уже в большей или меньшей степени злом...

И.П.Павлов

Химия богата именными реакциями, их более тысячи. Но большинство из них мало о чем скажут человеку, далекому от химии, они для тех, кто понимает. Однако в этом богатом перечне есть одна реакция, с который все мы сталкиваемся каждый день - всякий раз, когда подходим к плите, чтобы приготовить что-нибудь вкусненькое, или пьем утренний кофе с бутербродом, или пиво вечером с друзьями. Речь идет о реакции Майара, которой в этом году исполняется сто лет. Во Франции в Нанси даже планируют провести юбилейный международный симпозиум, посвященный этой реакции.

За что такие почести? Чем она так примечательна? Да тем, что вездесуща и хорошо знакома каждому. Образование гумуса почв, угля, торфа, сапропеля, лечебных грязей происходит благодаря этой реакции. Но говорить мы будем о куда более привычных и привлекательных вещах - о незабываемом аромате свежезаваренного кофе, испеченного хлеба и жареного мяса, о золотистой поджаристой корочке на буханке и отбивной, об изумительном вкусе этих продуктов. Потому что все перечисленное - это результат реакции Майара.

Первая отбивная и революция

Сложно представить жизнь современного человека без кулинарии, а кулинарию без жарки, варки и выпечки, хотя все прочие живые существа обходятся без термической обработки пищи. Есть данные, что уже синантропы (Homo erectus pekinensis) использовали огонь, а современный Homo sapiens готовил на огне, что называется, с рождения. Так что любовь к жареному и вареному сформировалась очень давно. Но что заставило первобытного человека сунуть пищу в огонь, а потом съесть ее? И почему потом все начали есть обработанную пищу?

Вряд ли мы узнаем, когда и как это произошло. Видимо, по каким-то причинам сырое мясо попало в костер, зажарилось, а наши предки просто не смогли удержаться, чтобы не положить ароматные кусочки в рот. Понятно, что жареный кусочек по вкусу превзошел сырой даже без соли, кетчупа и приправ. Впрочем, понятно это только небиологам. В соответствии с теорией эволюции вкусно должно быть то, что полезно, что содержит ценные компоненты (избыток сладкого вреден, однако нашим предкам этот избыток не грозил). Почему вкусным кажется жареное - это нетривиальный вопрос. Может быть, как раз потому, что приготовленное легче усваивается и вкусовые рецепторы это чувствуют. И вскоре приготовленную пищу стали считать сакральной, «освященной огнем», ведь во время жертвоприношения, когда на огне сжигали потенциальную еду, ее часть в виде дыма возносилась в дар богам.

Интересно, что, если б нынешние человекообразные обезьяны умели жарить и парить, они непременно бы этим занимались. Антропологи Ричард Ранэм из Гарварда и Виктория Уоббер из Института эволюционной антропологии Макса Планка установили, что шимпанзе, бонобо, гориллы и орангутаны предпочитают приготовленную пищу сырой, будь то мясо, морковь или бататы. В чем тут дело - в мягкости готового продукта, его лучшей перевариваемости или его лучшем вкусе - непонятно. Хотя, как мы знаем, домашние животные тоже с удовольствием употребляют «человеческую» еду.

Так или иначе, огонь, сковородки, вертела и кастрюли стали главными инструментами поваров и хозяек, а вкусная теплая еда - одним из самых доступных удовольствий. Как писал Джером К. Джером, «чистая совесть дает ощущение удовлетворенности и счастья, но полный желудок позволяет достичь той же цели с большей легкостью и меньшими затратами».

Однако такой способ приготовления пищи породил куда более значимые, глобальные последствия. Существует любопытная теория, согласно которой термическая обработка пищи повлекла за собой антропогенетическую революцию и послужила отправным пунктом в культурном становлении человека. Наши предки были всеядными животными. Это давало несомненное эволюционное преимущество, поскольку разнообразие потребляемых продуктов было велико, но имело и минусы: сырая грубая пища усваивалась плохо, поэтому приходилось много есть, тратить много времени на добывание пищи. Специалисты подсчитали, что шимпанзе расходует на потребление пищи несколько часов в сутки, а современный человек - немногим более часа (долгие сидения в ресторанах и барах не в счет, здесь основное время уходит на общение). Получается, что термическая обработка пищи, резко повысив КПД переваривания, сократила потребность в ресурсах и подарила нашим предкам свободное время и энергию, которые могли быть затрачены на размышления, познание мира, творчество, создание орудий труда. Иными словами, приготовление пищи дало Homo sapiens возможность стать действительно разумным существом.

О том, как сахара, жиры и белки встречаются на сковородке

Стоит только представить хрустящую золотистую корочку на хорошо прожаренном мясе или буханке свежего хлеба, как начинают течь слюнки. Почему жареная еда такая вкусная и привлекательная на вид?

Три важнейших компонента входят в состав органики, употребляемой в пищу: углеводы, жиры и белки. Не буду останавливаться на биологическом значении этих веществ, поскольку для читателей «Химии и жизни» это очевидно. В данном случае нас будут интересовать некоторые особенности химического строения этих веществ. Углеводы, которые еще называют природными полигидроксиальдегидами и полигидроксикетонами с общей формулой (CH 2 O) n , в составе своих молекул содержат не только гидроксильные группы -ОН, но и карбонильные С=О.

В молекулах природных жиров, триглицеридов (сложные эфиры глицерина и одноосновных жирных кислот) также обязательно присутствуют карбонильные группы.

Белки устроены куда сложнее, это полимеры, цепи которых выстроены из самых разных аминокислот. Свойства белка напрямую зависят от того, какие аминокислоты и в какой последовательности его образуют. Среди 20 аминокислот, составляющих белок, есть несколько наиболее уязвимых с химической точки зрения: лизин, аргинин, триптофан и гистидин. Их молекулы содержат свободные аминогруппу (-NH 2), гуанидиновую группу (-С(NH 2) 2), индольное и имидазольное кольца.

Уязвимы они потому, что перечисленные группы даже в составе белковой молекулы легко вступают в реакцию с карбонильной группой (С=О) углеводов, альдегидов и липидов. (У других аминокислот аминогруппа вступает в реакцию, только если эта аминокислота свободная или концевая в полипептидной цепи.) Нужна лишь повышенная температура, огонь или плита. Эта реакция известна в пищевой химии как реакция сахароаминной конденсации, или как реакция Майара.

История ее открытия - запутанное дело. Считается, что Майар был первым, кто обнаружил активное взаимодействие сахаров с аминокислотами. Однако справедливости ради следует отметить, что впервые подобную реакцию наблюдали П.Брандес и Ц.Штоэр в 1896 году, нагревая сахар с аммиаком.

В 1912 году молодой французский врач и химик Луи Камилл Майар начал изучать взаимодействие между аминокислотами и пищевыми сахарами, глюкозой и фруктозой. На исследование его вдохновило желание отыскать возможные пути синтеза полипептидов. В течение нескольких часов он кипятил водные растворы сахара или глицерина с аминокислотами и обнаружил, что в реакционной смеси образуются некие сложные соединения желто-коричневого цвета. Ученый принял их за пептиды и поспешил опубликовать результаты в «Compte Rendu de l"Academie des Sciences». Однако это был тот случай, когда исследователь выдал желаемое за действительное - дело в науке обычное. Никакие экспериментальные данные не подтверждали это чисто умозрительное заключение. К чести Майара, он это понял, продолжил исследования и уже в следующем, 1913 году обнаружил большое сходство образующихся коричневых пигментов с гуминовыми веществами почвы. Это были не пептиды, а что-то другое.

Эстафету исследований в этом направлении подхватили российские ученые из лаборатории физиологии растений Петербургского университета. Вскоре после Майара, в 1914 году, С.П.Костычев и В.А.Бриллиант описали продукты, образующиеся в реакции между аминокислотами и сахарами в дрожжевом автолизате - продукте самопереваривания дрожжевых клеток. Русские ученые активно исследовали образование «новых азотистых соединений», окрашивающих раствор в темно-бурый цвет при добавлении глюкозы или сахарозы к дрожжевому автолизату, и доказали, что материалом для синтеза служат сахар и аминокислоты, которые с легкостью реагируют без вмешательства ферментов.

Из всех исследователей, занимавшихся этой проблемой, основные результаты все же были получены французским ученым, установившим, что взаимодействие кетогруппы (С=О)сахара с аминогруппой (-NH 2) аминокислоты происходит в несколько стадий. Поэтому сахароаминная реакция известна под именем реакции Майара. С 1910 по 1913 год французский ученый опубликовал около 30 сообщений, которые легли в основу его докторской диссертации «Генезис белков и органических материалов. Действие глицерина и сахаров на аминокислоты».

Но, как это часто бывает в науке, открытие Майара не получило должного признания при его жизни. Только в 1946 году ученые снова заинтересовались этой реакцией. И сегодня о реакции Майара мы знаем уже очень многое. Прежде всего это не единичная реакция, а целый комплекс процессов, которые протекают последовательно и параллельно без участия ферментов и придают реакционной массе коричневый цвет. Главное, чтобы в реакционной смеси присутствовали карбонильные группы (в составе сахаров, альдегидов или жиров) и аминогруппы (белки). Понятно, что такой букет реакций приводит к образованию многочисленных продуктов различного строения, которые в научной литературе обозначаются термином «конечные продукты гликирования». В эту группу входят и алифатические альдегиды и кетоны, и гетероциклические производные имидазола, пиррола и пиразина. Именно эти вещества - продукты сахароаминной конденсации - ответственны за формирование цвета, аромата и вкуса продуктов, подвергнутых термической обработке. Эта реакция ускоряется с повышением температуры и поэтому интенсивно протекает при варке, жарке и выпечке.

Меланоидины: добро и зло

О том, что реакция Майара прошла, можно судить по золотисто-коричневой корочке на хлебе, зажаренных рыбе, мясе, по коричневому оттенку высушенных фруктов. Цвет термически обработанному продукту придают темноокрашенные высокомолекулярные вещества меланоидины (от греческого «меланос», что означает «черный»), которые образуются на последней стадии реакции Майара. Однако цвет стандартных меланоидинов - не черный, а красно-коричневый или темно-коричневый. Меланоидины образуют черные пигменты, подобные гуминовым веществам, лишь в том случае, если огонь был слишком силен или вы забыли о жарящейся на сковородке картошке, пироге в духовке и безнадежно сожгли их. Сам же термин «меланоидины» в 1897 году предложил О.Шмидеберг. (Кстати, «Химия и жизнь» однажды уже обращалась к теме меланоидинов; см. 1980, № 3.)

Кофе, какао, пиво, квас, десертное вино, хлеб, жареные мясо и рыба... Пока мы пьем и едим все это, реакция Майара и ее продукты, меланоидины, с нами. Мы потребляем около 10 г меланоидинов каждый день, поэтому так важно знать об их пользе и вреде.

По химической сути меланоидины - это широкий спектр нерегулярных полимеров разнообразного строения, включая гетероциклические и хиноидные структуры, с молекулярной массой от 0,2 до 100 тысяч дальтон. Механизм их образования достаточно сложен и до конца не изучен - слишком уж много промежуточных продуктов, которые взаимодействуют между собой и с исходными веществами.

Образование меланоидинов сопровождается появлением множества ароматических веществ: фурфурола, оксиметилфурфурола, ацетальдегида, формальдегида, изовалерианового альдегида, метилглиоксаля, диацетила и других. Именно они придают незабываемый, аппетитный аромат свежеиспеченному хлебу, плову, шашлыку... Еще в 1948 году создатель нашей лаборатории в Институте биохимии им. А.Н.Баха В.Л.Кретович (впоследствии член-корреспондент РАН) и Р.Р. Токарева обнаружили, что в растворах глюкозы в присутствии аминокислот лейцина и валина образуются специфические тона корки ржаного хлеба, а в присутствии глицина - карамельный аромат. Чем не способ получения вкусовых и ароматизирующих добавок?

Традиционные рецепты приготовления блюд и напитков включают стадии обработки пищи, на которых образуются меланоидины. Например, темные сорта пива своим насыщенным цветом обязаны меланоидинизированному солоду. А вкусовые добавки и ароматизаторы - это готовые продукты реакции Майара, которые получают отдельно и добавляют в продукты и напитки в качестве естественных красителей и усилителей вкуса. Ароматизаторы и приправы для фастфуда - того же происхождения. Например, пищевую добавку с ароматом тушеной грудинки получают микроволновой сушкой ферментативного гидролизата мяса говядины.

Однако вертится на языке вопрос - а не опасны ли эти вещества? Ведь только и слышишь: не ешьте жареного, в поджаристой корочке содержится всякая канцерогенная дрянь. Давайте разберемся.

Сегодня в научной литературе накоплено огромное количество данных о полезных свойствах меланоидинов - антиоксидантных, антимикробных, иммуномодулирующих, а также об их способности связывать ионы тяжелых металлов. Впервые антиоксидантная активность продуктов реакции Майара была обнаружена в 1961 году в экспериментах с вареным мясом. Затем было показано, что вареное мясо ингибирует перекисное окисление липидов, а в роли собственно ингибиторов выступают меланоидины и мальтол, образующиеся в говядине при варке.

Сегодня ученые, исследующие природу антиоксидантной активности меланоидинов, предполагают, что она связана со структурой этих веществ, которые содержат систему сопряженных двойных связей в гетероциклических и хиноидных звеньях.

Именно такая структура позволяет им обезвреживать свободные радикалы и захватывать металлы. И для организма это чрезвычайно полезно.

Скажем, связывая железо (Fe 2+), меланоидины не дают ему взаимодействовать с перекисью водорода в организме с образованием сильного окислителя и разрушителя - гидроксильного радикала (НО.). Также они могут восстанавливать пероксильные липидные радикалы (ROO ).

Еще одно достоинство - антимикробная активность. В недавно опубликованной статье в журнале «Food & Function» (Ulla Mueller et al. «Food & Function»., 2011, vol. 2, 265-272) антимикробное действие меланоидинов кофе связывают с образованием в ходе реакции Майара перекиси водорода (H 2 O 2), подавляющей рост бактерий Escherichia coli и Listeria innocua.

Исследование меланоидинов кофе, развернувшееся в последние годы, подталкивает ученых к мысли, что они могут уменьшать риск заболевания раком. Кроме того, они усиливают синтез ферментов семейства глютатион-S-трансферазы, которые обезвреживают различные ксенобиотики (Somoza V. et al. «Molecular Nutritin & Food Research». 2005, 49, 663-672). А группа ученых из Кореи, Японии и Германии в экспериментах на крысах показала, что аромат жареных кофейных зерен (результат реакции Майара) изменяет работу некоторых генов и при этом в мозгу синтезируются белки, снижающие последствия стресса из-за лишения сна. Таким образом, научно доказано, что просыпаться на запах кофе полезно для мозга, а потому и приятно. Впрочем, это вовсе не означает, что кофе надо пить с утра и до вечера. Руководитель исследований невролог Йосинори Масуо из Научно-исследовательского центра технологий здравоохранения (Япония) считает, что можно просто понюхать кофе, вместо того чтобы пить (Han- Seok Seo et al. «Journal of Agriculteral and Food Chemistry». 2008, 56 (12), 4665-4673).

Благодаря полезным свойствам меланоидины нашли применение не только в кулинарии и пищевой химии. В народной медицине с незапамятных времен используют целебные свойства этих веществ. Отвар ржаных колосьев применяют для лечения заболеваний органов дыхания как отхаркивающее мягчительное средство; припарки из ячменного солода рекомендуют при воспалениях кожи и геморрое; отварами ячменного зерна лечат заболевания желудочно-кишечного тракта, почек, мочевых путей и нарушения обмена веществ. В России XIX века был популярен так называемый госпитальный квас, который входил в рацион каждого солдата, выздоравливающего после ранения, для поднятия сил. Видимо, отсюда и поговорка «Русский квас много народу спас».

А что сегодня? Наружное антисептическое средство для лечения кожных заболеваний - «жидкость Митрошина» - представляет собой концентрат меланоидинов, получаемый термической обработкой овса, пшеницы и ржи. Препарат под названием «Холеф» (фехолин), густой экстракт из пшеничных зародышей, разрешен к применению для лечения больных с различными формами прогрессивной мышечной дистрофии. В Научно-практическом центре по животноводству Национальной академии наук Республики Беларусь получили опытную партию кормовой антиоксидантной добавки «Эколин-1», которая представляет собой композицию из гидролизатов ростков солода и торфа. В Ставропольском политехническом институте из отходов молочного производства сделали препарат «ПВ», рекомендованный для широкого применения в растениеводстве и животноводстве в качестве биостимулятора. К сожалению, все эти препараты выпускают локально и малыми партиями

Но вернемся к меланоидинам, которые мы едим. Они, надо признать, плохо расщепляются пищеварительными ферментами и не всасываются в желудочно-кишечном тракте. Казалось бы, минус? Не будем торопиться. Меланоидины выполняют ту же функцию, что и пищевые волокна, улучшают пищеварение и стимулируют рост бифидобактерий, то есть обнаруживают свойства пребиотиков. А это уже скорее плюс.

И все-таки откуда разговоры о канцерогенах? Дело в том, что при слишком высоких температурах в ходе реакции Майара могут образовываться действительно токсичные или канцерогенные вещества. Например, акриламид появляется при запекании или жарке выше 180°C, когда происходит термическое разложение меланоидинов. Вот почему пережаривать не стоит. Но что интересно: исследователи выяснили, что некоторые продукты реакции Майара стимулируют образование ферментов, участвующих в связывания токсинов, в том числе и акриламида. А в модельных экспериментах было показано, что высокомолекулярные меланоидины подавляют образование канцерогенных N-нитрозаминов (Kato H et al. «Agricultural and Bioljgical Chemistry». 1987, vol. 51).

Конечно, к минусам можно приписать и то, что реакция Майара снижает биологическую ценность белков, поскольку аминокислоты, особенно лизин, треонин, аргинин и метионин, которых чаще всего недостает в организме, после соединения с сахарами становятся недоступными для пищеварительных ферментов и, следовательно, не усваиваются. Но, согласитесь, стоит пожертвовать небольшой толикой аминокислот ради аппетитного вида, аромата и вкуса еды. Ведь без этих факторов, согласно И.П.Павлову, полноценное переваривание пищи невозможно. Еда должны быть вкусной!

Чтобы оценить вред или пользу меланоидинов, необходим комплексный подход к проблеме, учитывающий все факторы и детали, часто взаимоисключающие. Сделать это трудно. Но есть другой путь. Сегодня для реакции Майара найдены катализаторы и ингибиторы, мы знаем, как влияют рН среды, температура, влажность, соотношение компонентов на ход этого процесса и спектр образующихся веществ. С этими параметрами обычно считаются при производстве пищевых продуктов. Иными словами, реакция Майара становится управляемой, поэтому вполне возможно получать в процессе кулинарной обработки стандартные продукты, только с полезными для организма свойствами.

Загар, тайнопись и плащаница

С реакцией Майара мы можем встретиться не только на кухне.

Если вы используете средства для автозагара (намазался кремом и без всякого солнца стал коричневым), то вы наблюдаете эту реакцию на своей коже. Действующее начало автозагара - дигидроксиацетон, получаемый из сахарной свеклы и сахарного тростника, а также ферментацией глицерина. Дигидроксиацетон или его производное эритрулоза вступают в реакцию с аминокислотами белков кожного кератина, в результате чего образуются меланоидины, похожие на естественный пигмент кожи - меланин. В течение нескольких часов по мере образования меланоидинов кожа приобретает цвет натурального загара. Этой процедурой достаточно часто пользуются культуристы и фотомодели, которым нужно быстро приобрести красивый цвет кожи.

Считается, что в отличие от солнечных ванн автозагар позволяет получить естественный коричневый оттенок кожи без вреда для здоровья. Однако это не совсем так. У автозагара есть один недостаток: он не защищает кожу от воздействия ультрафиолетового излучения, как это делают естественные пигменты меланины. Но это полбеды, хуже другое. Меланоидины - фотосенсибилизаторы, при поглощении света они вступают в химические реакции, в частности, с образованием супероксидного анион-радикала (O 2 -). Поэтому покрытая меланоидинами кожа более чувствительна к действию солнечного света. После 40 минут пребывания на солнце в такой коже образуется в три раза больше свободных радикалов по сравнению с необработанной кожей.

А вот еще одно старое применение реакции Майара. Помните детский рассказ Михаила Зощенко «Иногда можно кушать чернильницы» о том, как В.И.Ленин, чтобы перехитрить надзирателей, писал молоком революционные тексты на страницах обычных художественных книг? Молоко - классические невидимые (симпатические) чернила. Чтобы проявить текст, написанный молоком, достаточно нагреть бумагу с посланием над свечой или прогладить утюгом. Невидимый текст станет видимым, коричневым. Что это, как не реакция Майара - взаимодействие белков молока с молочным сахаром лактозой! Кстати, на роль симпатических чернил подойдут любые доступные вещества, содержащие карбонильные и аминные группы, например слюна, пот, сок лука и многое другое.

В итальянском городе Турине, в соборе Святого Иоанна Крестителя, хранится одна из самых почитаемых и загадочных христианских реликвий - Туринская плащаница, льняное полотно, в которое, по преданию, Иосиф из Аримафеи завернул тело Иисуса Христа после его снятия с креста. На этом полотне неведомым образом запечатлелись лик и тело Христа. Причина возникновения нечеткого желтовато-коричневого отпечатка остается и поныне загадкой (см.: Верховский Л.И. «Химия и жизнь», 1991, № 12; Левшенко М.Т. «Химия и жизнь», 2006, № 7). Есть несколько версий, за счет каких химических реакций получилось изображение. Однако камнем преткновения остается тот факт, что коричневый цвет находится только на поверхности волокон, остающихся внутри непрокрашенными. Очень похоже, что мы имеем дело с сахароаминной реакцией.

Химики Раймонд Роджерс из Национальной лаборатории Калифорнийского университета в Лос-Аламосе и Анна Арнольди из Миланского университета попытались в эксперименте воссоздать способ окраски полотна за счет сахароаминной реакции. Специально для этого эксперимента была изготовлена льняная ткань по технологии, описанной 2000 лет назад Плинием Старшим. Для осуществления реакции Майара, как вы уже знаете, необходимы сахар и аминогруппы. Откуда на полотне сахар? Дело в том, что нити, из которых делали ткань, покрывали крахмалом, защищая их от повреждений. Готовую ткань отмывали в экстракте мыльнянки лекарственной (Saponaria officinalis), которая содержит сапонины - поверхностно-активные вещества. Они гидролизуют полисахарид крахмал до моно- и олигосахаридов: галактозы, глюкозы, арабинозы, ксилозы, фукозы, рамнозы и глюкуроновой кислоты. Поскольку ткань сушили на солнце, то вещества из промывочных вод концентрировались на поверхности волокон.

На ткань, изготовленную по описанной технологии, исследователи воздействовали продуктами разложения белков, содержащими аминогруппы, - путресцином (1,4-диаминобутан) и кадаверином (1,5-диаминопентан). Оба этих вещества называют «трупными газами», так как они образуются при разложении белков после смерти. На поверхности льняной ткани продукты гидролиза крахмала взаимодействовали с путресцином и кадаверином и получалась действительно поверхностная окраска. Так Роджерс и Арнольди подтвердили гипотезу о сахароаминном происхождении изображения на плащанице и о том, что эта реакция действительно могла иметь место при обертывании тела в льняную ткань тех времен.

Меланоидины у колыбели жизни

Учитывая легкость, с которой протекает реакция Майара, можно предположить, что на заре возникновения жизни на Земле, в пребиотической гидросфере, то есть в первичном бульоне, взаимодействие сахаров с аминокислотами (альдегидов с аминами) шло активно и повсеместно. А это, в свою очередь, приводило к образованию меланоидиновых полимеров. Впервые мысль о том, что абиогенно образующиеся меланоидины могут быть прототипом современных коферментов, высказали Д.Кеньон и Г.Штейнман в 1969 году. И это предположение было сделано не случайно.

Дело в том, что в состав меланоидинов входят структуры с сопряженными двойными связями, придающие полимерам электрон-транспортные свойства. Поэтому меланоидиновые матрицы могут имитировать некоторые типичные биохимические реакции, протекающие в клетках: оксидо-редуктазные, гидролазные, синтазные и др. Кроме того, эти полимеры способны связывать тяжелые металлы, которые играют важную роль в функционировании многих ферментов. Вот почему образование подобных полимеров могло послужить отправной точкой в формировании основных типов биохимических реакций. А.Ниссенбаум, Д.Кеньон и Дж.Оро в 1975 году высказали гипотезу, что меланоидины - это протоферментные системы, игравшие роль матрицы в процессах зарождения жизни до возникновения систем с более высокой специфичностью.

В Институте биохимии им. А.Н. Баха РАН сотрудники лаборатории эволюционной биохимии на протяжении многих лет моделируют процессы предбиологической эволюции и исследуют роль меланоидиновых пигментов в усложнении углеродсодержащих соединений. Кандидат биологических наук Т.А. Телегина с коллегами в этих экспериментах доказала, что меланоидины обладают каталитической активностью, в частности содействуют образованию пептидных связей между аланинами. Меланоидиновые пигменты наносили на силикагель и помещали в кварцевую колонку, облучаемую ультрафиолетом, через которую циркулировал раствор аланина. В результате были получены ди-, три- и тетрааланиновые пептиды. Причем их концентрация оказалась в десять раз выше концентрации диаланина, который получали в эксперименте с немодифицированным силикагелем. Этот результат показал преимущество меланоидиновых матриц над неорганическими в процессе абиогенеза.

Реакция Майара и карбонильный стресс

Наш рассказ о реакции Майара и ее продуктах был бы неполным, если бы мы умолчали о том, что эта реакция протекает и в организме человека. Впервые на это обратили внимание уже упоминавшиеся русские ученые П.А.Костычев и В.А.Бриллиант. В отличие от Майара они проводили сахаро-аминную реакцию при более низких температурах, 30-55°С, и тогда предположили, что она, возможно, протекает и в клетках. Вот что они писали в своей статье в «Известиях Императорской Академии наук» в 1916 году: «Таким образом, аминокислоты реагируют с сахаром даже без вмешательства ферментов. (...) При современном состоянии науки было бы, конечно, совершенно произвольным отрицание за такими свободно происходящими реакциями физиологического значения, особенно если принять во внимание, что условия, необходимые для осуществления реакции между сахаром и аминокислотами, легко могут иметь место в протоплазме живых клеток, так как там вполне возможны концентрации участвующих в реакции веществ».

Действительно, теперь доподлинно известно, что эта реакция протекает и в организме человека, способствуя развитию некоторых патологий. Сейчас внимание исследователей приковано к гликированию - неферментативной модификации биологических макромолекул по реакции Майара, когда с белками взаимодействуют активные карбонильные соединения, накапливающиеся при перекисном окислении липидов и при диабете.

Из-за накопления активных карбонильных соединений, которое происходит по мере старения или при диабете, развивается так называемый карбонильный стресс. В первую очередь страдают, то есть гликируются, долгоживущие белки: гемоглобины, альбумины, коллаген, кристаллины, липопротеиды низкой плотности. Последствия самые неприятные. Например, гликирование белков мембраны эритроцита делает ее менее эластичной, более жесткой, в результате чего ухудшается кровоснабжение тканей. Из-за гликирования кристаллинов мутнеет хрусталик и, как следствие, развивается катаракта. Модифицированные таким образом белки мы можем обнаружить, а значит, они служат маркерами атеросклероза, сахарного диабета, нейродегенеративных заболеваний. Сегодня одна из фракций гликированного гемоглобина (HbА 1c) - в числе основных биохимических маркеров диабета и сердечно-сосудистых заболеваний. Снижение уровня HbА 1c на 1% уменьшает риск каких-либо осложнений при диабете на 20%.

У себя в лаборатории, в Институте биохимии им. А.Н.Баха, мы разработали экспериментальную систему, которая моделирует условия карбонильного стресса. В качестве активного карбонильного соединения мы использовали метилглиоксаль. Оказалось, что при взаимодействии лизина с метилглиоксалем получаются свободнорадикальные продукты, способные восстанавливать окисленный гемоглобин. Благодаря этому оксид азота (NO) более эффективно связывается с железом гемовой группы, то есть происходит нитрозилирование гемоглобина. В некоторых случаях образуется нитригемоглобин, причем эти процессы могут происходить и непосредственно в крови, например, у больных диабетом. Особенности функционирования таких модифицированных гемоглобинов еще предстоит изучить.

Кстати, из-за образования нитримиоглобина может происходить так называемое нитритное позеленение колбасы или ветчины, если нарушена технология обработки мяса нитритом натрия (пищевая добавка Е250). Хотя обычно ее добавляют для придания мясным продуктам аппетитного розового цвета (не путать с позеленением, вызванным разрушением гемовой группы в результате обычной порчи продукта!).

Рассказ о реакции Майара и меланоидинах подошел к концу. Хотя, возможно, это, как говорил Козьма Прутков, начало того конца, которым заканчивается начало. В статье лишь несколькими штрихами обозначена «вездесущность» реакции Майара, однако мы надеемся, что у читателя сложилось первое представление о важности процессов, протекающих между сахарами и аминокислотами в природе.

Результаты экспериментов, проведенных впоследствии, подтвердили следующее: если люди знакомы (или если их познакомят) с аргументами «против», «двусторонняя» информация более убедительна для них и её воздействие дольше сохраняется (Jones & Brehm, 1970; Lumsdaine & Janis, 1953). В экспериментах, имитирующих судебное заседание, речь адвоката выглядит более убедительной, если он приведет аргументы в пользу виновности своего подзащитного раньше, чем это сделает прокурор (Williams et al., 1993). Очевидно, что «одностороннее» сообщение подталкивает информированную аудиторию к обдумыванию контраргументов, и у нее складывается мнение, что коммуникатор пристрастен. А это значит: политик, проводящий избирательную кампанию и выступающий перед политически грамотной аудиторией, поступит мудро, если приведет аргументацию оппонентов и ответит на нее. Итак, если оппоненты либо присутствуют среди ваших слушателей, либо будут выступать после вас, предоставляйте аудитории «двустороннюю» информацию .

Такое взаимодействие факторов обнаруживается во всех исследованиях убеждения. Возможно, нам бы хотелось, чтобы воздействие переменных на убеждение носило более простой характер. (Тогда и изучать эту главу было бы легче). Увы! Большинство независимых переменных «оказывают неоднозначное влияние: в одних случаях они благоприятствуют убеждению, в других - подрывают его» (Petty & Wegener, 1998). Всех нас, студентов, и ученых, привлекает «бритва Оккама» [Уильям Оккам (ок. 1285–1349) - английский философ, логик и церковно-политический писатель, представитель поздней схоластики. Первичным познанием, по Оккаму, является интуитивное, которое включает внешние восприятия и интроспекцию. Понятия, не сводимые к интуитивному знанию и не поддающиеся проверке в опыте, должны быть удалены из науки: «сущности не следует умножать без необходимости». Этот принцип получил название «бритва Оккама». - Примеч. перев. ] - поиск простейших принципов объяснения. Но коль скоро человеческая жизнь сложна, наши принципы тоже не могут быть совсем уж простыми.

Какая информация убедительнее - та, которая получена первой или последней?

Представьте себе, что вы - консультант известного политика, которому предстоит дискутировать с другим не менее известным политиком. Тема дискуссии - договор об ограничении вооружения. До выборов остается три недели, и за это время каждый кандидат должен выступить в вечерней новостной программе с подготовленным заявлением. Бросают монетку - и ваш подопечный получает право выбора: он может выступать либо первым, либо последним. Зная, что в прошлом вы изучали психологию, вся команда ждет вашего совета.

Вы начинаете мысленно «сканировать» старые учебники и конспекты лекций. Не лучше ли выступать первым? Как люди истолковывают информацию, зависит от их предубеждений. Более того, если у человека уже сформировалось убеждение, его трудно переубедить, так что от первой речи зависит, как будет восприниматься и интерпретироваться вторая. К тому же наибольшее внимание может достаться тому, кто выступает первым. Но с другой стороны, лучше всего запоминается та информация, которая поступила последней. Что, если и на самом деле лучше выступать последним?

Первая часть ваших рассуждений прогнозирует общеизвестный эффект, а именно эффект первичности : наиболее убедительна та информация, которая получена первой. Первые впечатления действительно важны. Например, можете ли вы сказать, чем отличаются друг от друга такие описания:

Джон умен, трудолюбив, импульсивен, критически настроен, упрям и завистлив;

Джон завистлив, упрям, критически настроен, импульсивен, трудолюбив и умен.

Когда Соломон Аш предложил студентам Колледжа Нью-Йорк Сити прочитать эти характеристики, те из них, кто прочитал сначала первую, оценили Джона более позитивно, чем те, которые начали со второй (Asch, 1946). Похоже, что первая информация повлияла на их трактовку последующей информации, т. е. сработал эффект первичности. Аналогичные результаты были получены и в экспериментах, в которых испытуемые успешно справлялись с 50 % заданий на догадливость. Испытуемые, правильно ответившие на первый вопрос, производили впечатление более способных, нежели те, кто сначала ошибался и лишь потом давал правильный ответ (Jones et al., 1968; Langer & Roth, 1975; McAndrew, 1981).

Проявляется ли эффект первичности в процессе убеждения так же, как и в процессе формирования суждений? Норман Миллер и Дональд Кэмпбелл познакомили студентов Университета Северо-Запада с сокращенной стенограммой реального судебного процесса по гражданскому делу, собрав в один блок всю информацию, предоставленную обвинением, а в другой - информацию, предоставленную защитой (Miller & Campbell, 1959). Студенты читали и то и другое. Когда через неделю им нужно было высказать свое мнение, большинство приняли ту сторону, с чьей информации они начали знакомство с делом. Гэри Уэллс и его коллеги обнаружили тот же самый эффект, когда помещали первое выступление адвоката в разных местах стенограммы реального судебного процесса (Wells et al., 1985). Наиболее эффективным оно оказалось в том случае, когда предшествовало представлению обвинением своих доказательств.

«Оппоненты воображают, что опровергают нас, когда, игнорируя наше мнение, снова и снова твердят свое.

Гёте , Максимы и размышления»

А что можно сказать о противоположной возможности? Все мы знаем пословицу «Хорошо смеется тот, кто смеется последним». Коль скоро мы лучше запоминаем последнюю по времени поступления к нам информацию, то существует ли то, что можно было бы назвать «эффектом новизны» ? По собственному опыту (а также по данным экспериментов, посвященных изучению памяти) нам известно, что события сегодняшнего дня могут временно затмить важные события, имевшие место в прошлом. Чтобы проверить это, Миллер и Кэмпбелл сначала давали одной группе студентов прочитать информацию, предоставленную защитой, а второй группе - информацию, предоставленную обвинением. Спустя неделю исследователи предложили им прочитать второй «блок» и сразу же высказать свое мнение. Результаты были диаметрально противоположны тем, что были получены в первой части эксперимента, когда было доказано существование эффекта первичности: бо льшая часть того, что было прочитано неделю назад, выветрилась из памяти.

Забывание создает эффект новизны, если: 1) между двумя сообщениями проходит достаточно много времени; 2) аудитория должна действовать вскоре после второго сообщения. Если два сообщения следуют одно за другим без перерыва, после чего проходит какое-то время, скорее всего проявится эффект первичности (рис. 7.6). Это прежде всего относится к тем ситуациям, когда первое сообщение стимулирует активный мыслительный процесс (Haugtvedt & Wegener, 1994). Какой совет теперь дадите вы участнику предвыборных дебатов?

Рис. 7.6. Эффект первичности или эффект новизны? Если два убеждающих сообщения следуют непосредственно одно за другим, а аудитория должна отреагировать на них спустя некоторое время, преимущество на стороне первого сообщения (эффект первичности). Если между двумя сообщениями проходит какое-то время, а аудитория должна отреагировать на них вскоре после второго сообщения, преимущество на стороне второго сообщения (эффект новизны)

Как передается сообщение? Коммуникационный канал

Активный опыт или пассивное восприятие?

В главе 4 мы уже говорили, что нас формируют наши поступки. Действуя, мы развиваем мысль, направляющую это действие, особенно если чувствуем свою ответственность. Мы говорили также и о том, что установки, которые своими корнями уходят в наш собственный опыт, способны оказать на наше поведение более заметное влияние, нежели установки, усвоенные «из вторых рук». По сравнению с пассивно усвоенными, установки, базирующиеся на опыте, более надежны, более стабильны и менее подвержены влияниям.